Les joints mécaniques nécessitent une fuite infime pour fonctionner correctement. Cette légère fuite contribue en réalité à lubrifier et refroidir les faces d'étanchéité, prolongeant ainsi leur durée de vie.
Calculateur de Taux de Fuite des Joints Mécaniques
Calculer la fuite selon la formule de base du taux de fuite.
Paramètres d'Entrée
Taux de Fuite Calculé (Q)
Détail du Calcul
ln(r₂/r₁) = 0.000
h³ = 0.00e+0 m³
Numérateur (π × h³ × ΔP) = 0.00e+0
Dénominateur (6 × η × ln(r₂/r₁)) = 0.00e+0
La Formule de Base du Taux de Fuite
La formule la plus courante pour calculer le taux de fuite d'un joint mécanique est :
Q = (π × h³ × ΔP) / (6 × η × ln(r₂/r₁))
Où :
- Q = taux de fuite (m³/s ou po³/s)
- r₁ = rayon de la face intérieure (mm ou pouces)
- r₂ = rayon de la face extérieure (mm ou pouces)
- h = hauteur de l'interstice entre les faces (μm ou μpo)
- ΔP = différence de pression à travers le joint (Pa ou psi)
- η = viscosité dynamique du fluide (Pa·s ou lbf-sec/po²)
- ln = logarithme népérien
Cette formule donne les meilleurs résultats lorsque les faces du joint fonctionnent avec un film liquide mince et un contact minimal.
Exemple de Calcul
Travaillons sur un exemple concret :
Valeurs données :
- Rayon intérieur (r₁) = 26,98 mm
- Rayon extérieur (r₂) = 31,75 mm
- Hauteur de l'interstice (h) = 0,254 μm
- Différence de pression (ΔP) = 1,8 MPa (1 800 000 Pa)
- Viscosité (η) = 0,001 Pa·s (eau à 20°C)
Étape 1 : Calculer ln(r₂/r₁)
ln(31,75/26,98) = ln(1,177) = 0,163
Étape 2 : Calculer h³
(0,254 × 10⁻⁶)³ = 1,638 × 10⁻²⁰ m³
Étape 3 : Rassembler le tout
Q = (3,14159 × 1,638 × 10⁻²⁰ × 1 800 000) / (6 × 0,001 × 0,163)
Q = 9,26 × 10⁻¹⁵ / 9,78 × 10⁻⁴
Q = 9,47 × 10⁻¹² m³/s
Conversion en unités plus pratiques :
9,47 × 10⁻¹² m³/s = 0,34 mL/heure
Formule Alternative pour Cas Spéciaux
Pour les joints à pression externe, vous pourriez rencontrer cette formule plus complexe :
Q = 7,5 × 10⁻¹⁵ × (1 + 0,0013 × D)³ × n¹·⁹ × h⁻⁰·¹ × (k + pf)⁻⁰·⁹ × Dp⁰·¹
Cette formule inclut des facteurs supplémentaires tels que le diamètre de l'arbre (D), la vitesse (n) et la pression de face (pf).
Fuite normale vs fuite excessive
Qu'est-ce qui est considéré comme normal ? La plupart des joints mécaniques fuient entre 5 et 10 cm³/heure (centimètres cubes par heure) en fonctionnement normal. Cela représente environ 1 à 2 cuillères à café par heure.
Si votre taux de fuite calculé ou mesuré est nettement supérieur, cela peut indiquer :
- Des faces d'étanchéité endommagées
- Une installation incorrecte
- Des matériaux inadaptés au fluide
- Des vibrations excessives ou un désalignement
Quand les formules ne fonctionnent pas
Parfois, il est impossible de calculer précisément le taux de fuite en raison :
- De faces d'étanchéité endommagées ou usées de manière irrégulière
- De l'absence de film liquide stable entre les faces
- D'un fonctionnement à sec ou semi-sec du joint
- De l'existence de multiples chemins de fuite
Dans ces cas, vous devrez mesurer la fuite réelle ou remplacer le joint.
Mesure du taux de fuite réel
Si vous devez vérifier vos calculs :
- Recueillez les fuites sur une période déterminée
- Mesurez le volume collecté
- Calculez le taux = volume / temps
N'oubliez pas de tenir compte de l'évaporation pour les fluides volatils.
